A Tabela 1 mostra ângulos de contato com a água, o diiodometano e a formamida, a energia livre superficial total e os componentes polar e dispersivo dos filmes de PEO puro e PEO/T-NP e PEO/C-NP.
PEO é um polímero que apresenta alta solubilidade em água, e em alguns solventes orgânicos como acetonitrila e diclorometano (DHAWAN; VARMA; SINHA, 2006b). Adição das nanopartículas de zeína carregadas com óleos essenciais nos filmes de PEO apresentam tendência em diminuir essa polaridade, devido a hidrofobicidade da zeína e dos óleos essenciais.
A medida do ângulo de contato mostra a relação de polaridade das superfícies. Para ângulos menores do que 90° a superfície é hidrofílica e para maiores hidrofóbicas, quando utilizados líquidos polares, sendo esta relação inversa com líquidos apolares (NORONHA, 2014).
Dos resultados obtidos para o ângulo de contato dos filmes na presença de água como solvente foi possível observar um desvio desta teoria, pois a tendência seria o aumento da hidrofobicidade linearmente com adição das nanopartículas. No entanto nos filmes de PEO incorporados com as nanopartículas de timol, foi observado um aumento na hidrofilicidade quando foi adicionado 50 e 70 % de nanopartículas, e nos filmes adicionados com carvacarol, foi observado esse aumento somente com a adição de 70 % de nanopartículas. Comportamento semelhante foi obtido quando avaliado liquido de polaridade intermediária (formamida).
Nos filmes com concentração de 50 e 70 % de nanopartículas existe uma maior concentração do surfactante Pluronic. Esse comportamento é confirmado por estudos realizados por Qiu (2008) e colaboradores, revelando que o aumento na concentração de Pluronic reduz em até 10° o ângulo de contato, tornando as superfícies mais hidrofílicas. Noronha et al. (2014), ao incorporar nanopartículas de tocoferol utilizando o surfactante Pluronic em filmes de metilcelulose,
avaliou o decréscimo do ângulo de contato a medida que aumentava a concentração de nanopartículas.
Com o aumento da concentração das nanopartículas também foi observado um aumento do componente polar e redução do componente dispersivo, comprovando o aumento da hidrofilicidade na superfície dos filmes.
Ao avaliar a interação do liquido diodometando (apolar), observou-se um aumento do ângulo dos filmes incorporados com as nanopartículas quando comparado com o PEO puro, revelando uma modificação na superfície do filme de PEO puro com relação a sua polaridade. Corroborando com os resultados obtidos com os demais solventes, como o diodometano apresenta caráter apolar, ao avaliar superfícies mais hidrofílicas, devido ao aumento do surfactante a tendência é o aumento do ângulo de contato.
A energia livre total também apresentou redução quando adicionado as nanopartículas em relação ao PEO puro. Essa diminuição na energia livre reduz a interação com outras substâncias.
Tabela 1 Ângulo de contato (º), energia livre superficial (γ), componente dispersivo (γd) e componente polar (γp) dos filmes
incorporados com PEO/T-NP e PEO/C-NP para os três diferentes líquidos.
γT: energia livre superficial total; γd: componente dispersivo; γp: componente polar. Valores apresentados como média + desvio padrão. Letras diferentes indicam diferença significativa (p < 0,05) quando analisados pelo teste de Tukey.
Filme
Ângulo de contato (°) Owens-Wendt
Água Diiodometano Formamida γT(mN/m) γp(mN/m) γd(mN/m)
PEO (controle) 65,6±0,4c 43,2 ± 1,3 b 57,7±0,4 b 42,93 8,61 34,32 PEO/T-NP 30 106,7±0,3a 58,1 ± 2,9 a 72,7±2,7 a 32,60 0,00 32,59 PEO/T-NP 50 85,2±0,9b 48,4 ± 0,1 ab 69,06±0,7ab 34,65 3,63 31,02 PEO/T-NP 70 84,0±4,0b 57,8 ± 0,4 a 68,7±1,2ab 32,44 5,33 27,11 PEO (controle) 65,6±0,4c 43,2 ± 1,3 c 57,7±0,4 c 42,93 8,61 34,32 PEO/C-NP 30 105,7±0,03a 57,5 ± 0,03 a 82,4±0,2 a 29,05 0,07 28,98 PEO/C-NP 50 101,3±2,1a 49,5 ± 0,07 bc 74,5±0,7 b 33,39 0,23 33,16 PEO/C-NP 70 79,2±0,1b 54,4 ± 0,7 ab 75,8±0,9 b 32,75 6,70 26,05
3.2 Propriedades Mecânicas
As propriedades mecânicas dos filmes de PEO (controle), PEO/T-NP e PEO/C-NP foram avaliadas em relação aos parâmetros de Espessura, Módulo de Young ou módulo de elasticidade e tensão máxima, e estão apresentados na Tabela 2. Parâmetros como tensão na ruptura e elongação na ruptura não foram avaliados devido às características dos filmes em não romper devido à capacidade limitada do equipamento utilizado.
Os resultados de espessura dos filmes de PEO revelaram um aumento com adição das nanopartículas, isso pode ser explicado pelo aumento do teor de sólidos na matriz polimérica, corroborando com os resultados de morfologia, onde foi observado um aumento da espessura dos filmes na seção transversal, com a incorporação das nanopartículas.
O módulo de elasticidade (módulo de Young) é a relação linear entre a tensão aplicada e a deformação sofrida, e é determinado pela inclinação da curva de tensão vs. deformação na região elástica (coeficiente angular). Este é um parâmetro que caracteriza a rigidez de um material (CANEVAROLO, 2004).
Quanto maior o valor para o módulo de Young, maior é a resistência à deformação e rigidez, ou seja, o filme apresenta uma menor flexibilidade (ROTTA; BARRETO; MINATTI, 2011). Os filmes de PEO incorporados ou não com as nanopartículas apresentaram valores baixos para o módulo de elasticidade revelando alta flexibilidade dos mesmos. Esses resultados também podem ser associados à flexibilidade das cadeias de PEO, pois a presença destas moléculas tende a diminuir a rigidez dos filmes (ZIVANOVIC; DAVIDSON; KIT, 2010).
Tabela 2 Medidas de espessura, módulo de Young e tensão máxima dos filmes
de PEO puro e incorporados com diferentes concentrações de nanopartículas.
Filme Espessura(mm) Módulo de
Young (MPa) Tensão máxima (MPa) PEO (controle) 0,06±0,01b 6,2±1,1a 4,1±0,4b PEO/T-NP 30 0,08±0.01a 7,1±1,7a 4,1±0,4b PEO/T-NP 50 0,08±0,01a 7,1±1,3a 4,0±0,4b PEO/T-NP 70 0,09±0,01a 6,4±0,4a 5,1±0,8a PEO (controle) 0,06±0,01b 6,2±1,1b 4,1±0,4b PEO/C-NP 30 0,08±0,01a 9,7±2,7a 4,9±0,6a PEO/C-NP 50 0,08±0,01a 7,5±0,5b 4,9±0,2a PEO/C-NP 70 0,09±0,01a 6,8±0,9b 4,5±0,6ab
Valores apresentados como média + desvio padrão. Letras diferentes indicam diferença significativa (p < 0,05) quando analisados pelo teste de Tukey.
Os resultados de tensão máxima apresentaram valores baixos, com comportamento semelhante ao módulo de elasticidade devido ao caráter flexível característico dos filmes de PEO. Li (2010) e seus colaboradores ao avaliarem a tensão máxima de blendas entre quitosana e PEO, observaram que à medida que a concentração de PEO aumenta os valores de tensão máxima reduzem, corroborando com os resultados do presente estudo. Esse comportamento também é confirmado em estudos realizados por Bostan (2014) e seus colaboradores ao estudarem a tensão máxima de blendas de quitosana/peo/levan. Neste trabalho os valores de tensão máxima reduziram com o aumento da proporção de PEO na blenda.
Estudos realizados por Miro (2013) e colaboradores avaliaram as propriedades mecânicas de filmes de PEO e ciclodextrina. Os resultados de módulo de Young e tensão máxima ao analisar PEO puro (Massa molar média= 600 g/mol-1), foram em torno de 2,8 MPa e 4,7 MPa respectivamente, cabe ressaltar que a massa molar do PEO utilizado no presente estudo foi de 1.106g/mol-1, sendo os resultados do módulo de Young próximos ao do presente estudo.
Há claramente um efeito reforçador na adição das nanopartículas à matriz polimérica. E esse efeito na tensão máxima decai com o aumento da concentração das nanopartículas nos filmes.
Tanto para a nanopartículas contendo timol quanto as contendo carvacrol. O fato das dispersões conterem surfactantes pode sugerir um efeito plastificante desse componente, sendo responsável pela diminuição do módulo de Young com o aumento das concentrações de nanopartículas nos filmes. No entanto, todos os filmes contendo nanopartículas apresentam módulo de Young mais elevado do que os filmes de PEO.